換熱管鍍錫層發(fā)黑原因分析及解決措施

熊俊良，任衛(wèi)斌，馬威

中國空空導彈研究院，河南 洛陽 471009

某換熱管由1Cr18Ni9Ti 不銹鋼毛細管和T2 純銅散熱片組成，需要在毛細管上繞制一定節(jié)距的散熱片，繞制完成后尺寸應符合要求，并且在5 倍放大鏡下檢查，滿足下述要求后對換熱管表面鍍錫：1)散熱片繞制均勻，不得過密或過疏；2)散熱片不倒伏、不松散、不變形、無堆積，兩端固定完好；3)散熱片繞線間無夾雜物、黑點和黑斑[1]。某批次換熱管在鍍錫后出現圖1 所示的發(fā)黑現象。

圖1 鍍錫換熱管發(fā)黑現象Figure 1 Blackening phenomenon occurring on tin-plated heat exchange tube

1 換熱管鍍錫層發(fā)黑原因分析

如圖2 所示，針對換熱管鍍錫層發(fā)黑故障，對涉及的相關因素進行整理并繪制成故障樹，以便逐一排查。

圖2 故障樹Figure 2 Fault tree diagram

1. 1 零件鍍前清洗不凈

零件鍍前清洗不凈時，局部有前處理溶液或其他污物殘留，不僅導致局部鍍層疏松，還可能與鍍層和基體發(fā)生化學反應而發(fā)黑。

退除故障件表面鍍層，在確保零件表面清洗干凈后重新鍍錫，發(fā)黑現象依舊，因此排除該因素。

1. 2 槽液金屬離子雜質超標

使用瓦楞板電解處理槽液，重新對故障件電鍍，發(fā)黑現象依舊，因此可以排除該因素。

1. 3 槽液有機雜質超標

先用活性炭吸附處理槽液[2]，過濾并補加光亮劑后重新電鍍，發(fā)黑現象依舊，因此排除該因素。

1. 4 毛細管有破損

若不銹鋼毛細管有破損，在電鍍過程中會有溶液從破損部位滲入毛細管內部。完成電鍍后，溶液從破損部位滲出而腐蝕鍍層和基體，引起發(fā)黑故障。

采用ZEISS Gemini SEM300 掃描電鏡觀察故障件發(fā)黑部位。從圖3 可知，發(fā)黑處有裂紋，進一步放大后可見發(fā)黑部位表面存在明顯的疏松狀物質。

圖3 發(fā)黑部位的微觀形貌Figure 3 Micromorphologies of blackened area

經查，該批次換熱管使用的是同一批不銹鋼毛細管繞制所得，于是從該批不銹鋼毛細管中隨機抽取50 件進行檢漏。具體操作為：將毛細管一端用錫焊封堵，另一端用高壓流量測試板往毛細管中通入氮氣至壓強為35 MPa，浸泡于酒精中，觀察毛細管在1 min 內是否存在圖4 所示的冒氣泡現象。若有，則說明毛細管有破損。最終發(fā)現有10 根毛細管已破損。

圖4 毛細管檢漏過程Figure 4 Leak detection of capillaries

進一步采用Olympus SZ51 顯微鏡放大40 倍觀察毛細管漏氣位置，發(fā)現毛細管上有裂紋，裂紋形貌與換熱管發(fā)黑部位的裂紋形貌一致，如圖5 所示。

圖5 毛細管裂紋Figure 5 Crack existing on capillary

2 解決措施

綜上可知，換熱管鍍錫層發(fā)黑與毛細管破損有關。因此對該批次不銹鋼毛細管進行通氣篩查，剔除有破損的毛細管，對無破損的毛細管繞制所得換熱管進行鍍錫，并無發(fā)黑現象，如圖6 所示。

圖6 無破損毛細管所制換熱管鍍錫后的照片Figure 6 Photo of heat exchange tube made of crack-free capillary after tin plating

3 結語

日常生產中電鍍工件產生故障的原因有時候不一定在電鍍過程中，工件基底本身的缺陷往往會成為鍍層缺陷的根本誘因。本文分析確定了某換熱管鍍錫發(fā)黑的原因為毛細管破損，毛細管供應商應查找破損原因，加強質量管控，防止不合格品進入電鍍工序。